DE102009026212A1

DE102009026212A1 - Embossed end cover and / or combustion chamber housing gasket and associated method

Info

Publication number: DE102009026212A1
Application number: DE102009026212A
Authority: DE
Inventors: Todd Daniel Paquin; James C. Monagan; Jeffrey Scott Lebegue
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2010-01-28
Also published as: CN101634365A; US20100019460A1; JP2010025343A

Abstract

Eine Dichtungsanordnung (26) enthält einen Kern (28) mit geschlossenem Umfang auf kompressiblem Dichtungsmaterial, wobei der Kern (28) obere und untere Oberflächen (34, 36) und innere und äußere Ränder (30, 32) hat; eine erste Abdeckungskomponente (38), die wenigstens den äußeren Rand (40) des Kerns (28) mit geschlossenem Umfang umschließt; und eine zweite Abdeckungskomponente (50), die den inneren Rand (30) des Kerns (28) mit geschlossenem Umfang umschließt und sich in überlappender Beziehung zu der ersten Abdeckungskomponente (38) erstreckt.A seal assembly (26) includes a closed-periphery core (28) on compressible sealing material, the core (28) having upper and lower surfaces (34, 36) and inner and outer edges (30, 32); a first cover component (38) enclosing at least the outer periphery (40) of the closed-periphery core (28); and a second cover component (50) enclosing the inner periphery (30) of the closed-periphery core (28) and extending in overlapping relation to the first cover component (38).

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein die Technik der Rotationsmaschinen und speziell einen neuen Dichtungsaufbau für ein(e) Turbinenbrennkammerendabdeckung oder -gehäuse.These This invention relates generally to the art of rotary machines and specifically, a new seal assembly for a turbine combustor end cover or housing.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

In Turbinenbrennkammersystemen werden typischerweise Dichtungen zum Abdichten der Schnittstelle zwischen verschiedenen Brennkammerkomponenten, z. B. Brennkammerendabdeckungen und Brennkammergehäusen, eingesetzt, um den Austritt von Verbrennungsgasen zu verhindern. Derzeit bestehen derartige Dichtungen aus Graphit, der in normalen Umgebungen in einem Bereich von etwa 454°C (850°F) bis 566°C (1050°F) einsetzbar ist. Jedoch leidet das Graphitdichtungsmaterial bekanntermaßen bei Temperaturen von 232°C (450°F) anscheinend aufgrund einer Exposition zu Verbrennungsgasen. Es wird daher nach einem Dichtungsaufbau zur Verwendung in Gasturbinenverbrennungssystemen gesucht, die den Leckproblemen nicht unterliegen, die man derzeit regelmäßig mit Graphitdichtungen kennt.In Turbine combustion chamber systems are typically used for gaskets Sealing the interface between different combustor components, z. B. Brennkammerendabdeckungen and combustion chamber housings used, to prevent the escape of combustion gases. Currently exist Such graphite gaskets used in normal environments a range of about 454 ° C (850 ° F) up to 566 ° C (1050 ° F) can be used. However, the graphite gasket material is known to suffer Temperatures of 232 ° C (450 ° F) apparently due to exposure to combustion gases. It will therefore, according to a seal construction for use in gas turbine combustion systems sought, which are not subject to the leak problems, which one currently regularly with graphite seals knows.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

In einem exemplarischen, jedoch nicht einschränkenden Aspekt, betrifft die vorliegende Erfindung eine Dichtungsanordnung, die aufweist: einen Kern aus kompressiblem Dichtungsmaterial, wobei der Kern obere und untere Oberflächen und innere und äußere Ränder besitzt; und eine erste Abdeckungskomponente, die wenigstens den äußeren Rand des Kerns abdeckt; und eine zweite Abdeckungskomponente, die den inneren Rand des Kerns umschließt und sich in überlappender Beziehung zu der ersten Abdeckungskomponente erstreckt.In an exemplary, but not limiting, aspect relates to The present invention provides a seal assembly comprising: a core made of compressible sealing material, the core being upper and lower surfaces and has inner and outer edges; and a first cover component, at least the outer edge covering the core; and a second cover component comprising the enclosing the inner edge of the core and in overlapping Relationship with the first cover component extends.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung, die aufweist: einen Kern mit geschlossenem Umfang aus kompressiblem Dichtungsmaterial, wobei der Kern obere und untere ebene Oberflächen aufweist und radial innere und äußere Ränder; eine erste Abdichtungskomponente, die den radial äußeren Rand und einen relativ kleineren Abschnitt der oberen und unteren ebenen Oberflächen umschließt; und eine zweite Abdeckungskomponente, die den radial inneren Rand und einen relativ größeren Abschnitt der oberen und unteren ebenen Oberflächen umschließt, wobei obere und untere Seiten der zweiten Abdeckungskomponenten obere und untere Seiten der ersten Abdeckungskomponente überlappen; und wobei ferner freie Randabschnitte der zweiten Abdeckungskomponente so ausgebildet sind, dass sie jeweils hohle, zusammenhängende ringförmige Rippen enthalten, welche jeweils von dem Kern mit geschlossenem Umfang weg stehen.In In another aspect, the invention relates to a seal assembly, comprising: a closed-periphery core of compressible A sealing material, wherein the core has upper and lower planar surfaces and radially inner and outer edges; a first sealing component, the radially outer edge and a relatively smaller Section of the upper and lower flat surfaces encloses; and a second cover component, the radially inner edge and a relatively larger section the upper and lower flat surfaces encloses, wherein upper and lower sides of the second cover components upper and overlap lower sides of the first cover component; and further wherein free edge portions of the second cover component are formed so that they each have hollow, contiguous annular ribs each containing the core of closed circumference stand away.

In noch einem weiteren exemplarischen, jedoch nicht einschränkenden Aspekt, betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abdichten benachbarter ringförmiger Schraubflansche auf entsprechenden Maschinenkomponenten, mit den Schritten: Ausbilden einer ringförmigen Dichtungsnut in einem der Schraubflansche; Bereitstellen einer inneren Dichtung aus kompressiblem Dichtungsmaterial; Umschließen des inneren Kerns mit einem Paar Abdeckungskomponenten, wovon eine einen radial äußeren Rand und erste obere und untere Seiten hat, und die andere einen radial inneren Rand und zweite obere und untere Seiten hat, wobei freie Randabschnitte der zweiten oberen und unteren Seiten so ausgebildet sind, dass sie entsprechende zusammenhängende hohle Rippen zu enthalten, die von dem inneren Kern weg stehen, und die freien Randabschnitte mit den ersten oberen und unteren Seiten in Eingriff gebracht werden können; Einsetzen der Dichtungsanordnung in die Nut; und Befestigen der Schraubflansche.In yet another exemplary, but not limiting Aspect, the invention relates to a method for sealing adjacent annular screw flanges on appropriate machine components, with the steps: forming an annular Sealing groove in one of the screw flanges; Provide an inner Gasket made of compressible gasket material; Enclosing the inner core with a pair of cover components, one of which radially outer edge and first upper and lower sides, and the other one radially inner edge and second upper and lower sides has, being free Edge portions of the second upper and lower sides are formed are that they contain corresponding coherent hollow ribs which stand away from the inner core, and the free edge portions be engaged with the first upper and lower sides can; Inserting the seal assembly in the groove; and attaching the Screw flanges.

Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den nachstehend angegebenen Zeichnungen beschrieben.The Invention will now be described in connection with the following Drawings described.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine teilperspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht, die einen mit einer Nut zur Aufnahme einer Dichtung ausgebildeten Brennkammergehäuseflansch gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung darstellt; 1 Figure 3 is a partial perspective view, partially cut away, showing a combustion chamber housing flange formed with a groove for receiving a seal in accordance with an exemplary embodiment of the invention;

2 ist eine vergrößerte teilperspektivische Ansicht einer Dichtungsanordnung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung; und 2 Figure 3 is an enlarged partial perspective view of a seal assembly according to an exemplary embodiment of the invention; and

3 ist eine Querschnittsansicht durch die Dichtungsanordnung, die in 2 dargestellt ist und in der in 1 dargestellten Gehäusenut sitzt. 3 is a cross-sectional view through the seal assembly, which in 2 is shown and in the in 1 sitting housing groove sits.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION THE INVENTION

Gemäß 1 ist ein Brennkammergehäuse 10 an einem Ende mit einem Schraubflansch 12 versehen oder er ist daran ausgebildet, wobei der Schraubflansch mit einer ringförmigen Anordnung von Schraubenlöchern 14 versehen ist, die zum Befestigen des Gehäuses 10 an einer anderen Maschinenkomponente verwendet werden. Die vordere bzw. der Montage dienende Oberfläche 16 des Schraubflansches 12 ist auch mit einer von der Anordnung der Schraublöcher 14 aus radial nach innen versetzten Dichtungsnut 18 ausgebildet. Die Dichtungsnut 18 liegt in der Form eines offenen Kanals vor und enthält eine Basisoberfläche 20, eine Innenseitennutwand 22 und eine Außenseitenwand 24. Die Nut ist so bemessen, dass sie eine anschließend weitere im Detail beschriebene Dichtungsanordnung 26 aufnimmt.According to 1 is a combustion chamber housing 10 at one end with a screw flange 12 or it is formed thereon, wherein the screw with an annular array of screw holes 14 is provided for securing the housing 10 be used on another machine component. The front or mounting surface 16 of the screw flange 12 is also with one of the arrangement of screw holes 14 from radially inwardly offset sealing groove 18 educated. The sealing groove 18 is in the form of an open channel and contains a base surface 20 , an interior seitennutwand 22 and an outside wall 24 , The groove is dimensioned so that it subsequently has a further sealing arrangement described in detail 26 receives.

Gemäß 2 und 3 ist die Dichtungsanordnung 26 mit einem inneren Kern 28 mit geschlossenem Umfang aus relativ weichem Dichtungsmaterial, bevorzugt Graphit, ausgebildet, dessen Oberflächeneigenschaften ähnlich denen der derzeitig im Einsatz befindlichen Graphitdichtungen sind. Der Kern 28 besitzt innere und äußere Ränder 30, 32 und obere und untere Oberflächen 34 bzw. 36. Ein im Wesentlichen umgekehrt C-förmiger Auflagering (oder eine erste innere Abdeckungskomponente) 38 mit einem äußeren Rand 40 und oberen und unteren Seiten 42, 44 ist über den radial äußeren Rand 32 des Graphitkerns 28 und kleinere Abschnitte der oberen und unteren Oberflächen 34, 36 an den Ränder 46, 48 endend aufgebracht. Der Auflagering 38 ist bevorzugt aus einem relativ schweren rostfreiem Stahlmaterial aufgebaut, das vorkomprimiert ist, und somit nicht leicht aus der in den Zeichnungen dargestellten Gestalt verformt wird.According to 2 and 3 is the seal arrangement 26 with an inner core 28 with a closed circumference of relatively soft sealing material, preferably graphite, formed whose surface properties are similar to those of the currently in use graphite seals. The core 28 has inner and outer edges 30 . 32 and upper and lower surfaces 34 respectively. 36 , A substantially inverted C-shaped support ring (or a first inner cover component) 38 with an outer edge 40 and upper and lower sides 42 . 44 is over the radially outer edge 32 of the graphite core 28 and smaller sections of the upper and lower surfaces 34 . 36 at the edges 46 . 48 ending up. The support ring 38 is preferably constructed of a relatively heavy stainless steel material which is precompressed and thus not easily deformed from the shape shown in the drawings.

Eine im Wesentlichen C-förmige zweite äußere Abdeckungskomponente 50 mit einem inneren Rand 52 und oberen und unteren Seiten 54, 56 umschließt den inneren Rand 30 des Kerns 80, wobei sie sich über die restlichen größeren Abschnitte der oberen und unteren Seiten 34, 36 des Kerns erstreckt und die oberen und unteren Seiten 42, 44 des Auflagerings 30 überlappt.A substantially C-shaped second outer cover component 50 with an inner edge 52 and upper and lower sides 54 . 56 encloses the inner edge 30 of the core 80 , covering the remaining larger sections of the upper and lower sides 34 . 36 the core extends and the upper and lower sides 42 . 44 of the support ring 30 overlaps.

Die äußere Abdeckungskomponente 50 ist bevorzugt aus einem weicheren Material, wie z. B. Kupfer, aufgebaut und die oberen und unteren Seiten 54, 56 davon sind mit Ausbauchungen 58, 60 angrenzend an ihre freien Ränder 62, 64 ausgebildet. Die Ausbauchungen 58, 60 umfassen zusammenhängende Hohlrippen, die sich um den gesamten geschlossenen Umfang der Dichtung herum erstrecken. Man beachte, dass die freien Ränder 62, 64 kurz, jedoch angrenzend an den äußeren Rand 40 des Auflagerings 38 enden. Somit können die inneren und äußeren Komponenten 38, 50 um den Kern 28 herum zusammengebaut werden, indem die inneren und äußeren Komponenten 38, 15 8 aus entgegengesetzten Richtungen über den Kern 2 geschoben werden, so dass die oberen und unteren Seiten 54, 56 der äußeren Komponente 50 die oberen und unteren Seiten 42, 44 der inneren Komponente 38 überlappen.The outer cover component 50 is preferably made of a softer material, such as. As copper, constructed and the upper and lower sides 54 . 56 of which are with bulges 58 . 60 adjacent to their free edges 62 . 64 educated. The bulges 58 . 60 comprise continuous hollow ribs which extend around the entire closed circumference of the seal. Note that the free edges 62 . 64 short but adjacent to the outer edge 40 of the support ring 38 end up. Thus, the inner and outer components can 38 . 50 around the core 28 be assembled around by the inner and outer components 38 . 15 8 from opposite directions over the core 2 be pushed so that the upper and lower sides 54 . 56 the outer component 50 the upper and lower sides 42 . 44 the inner component 38 overlap.

Im eingebauten Zustand stehen der innere Rand 52 der äußeren Abdeckungskomponente 50 und der innere Rand 40 des Auflagerings 38 mit den inneren und äußeren Wänden 22, 24 der Nut 18 in Eingriff. Wenn ein passender Schraubflansch einer weiteren (nicht dargestellten) Komponente auf den Schraubflansch 12 aufgelegt und angezogen wird, wird die Dichtungsanordnung 26 vollständig in die Nut 18 gedrückt und die Ausbauchungen 42, 44 werden nach Bedarf zusammengedrückt und verformt, um sich an die Oberflächenunregelmäßigkeiten der gegenüberliegenden Schraubflansche anzupassen. Gleichzeitig bleibt der Graphitkern 28 vollständig eingeschlossen und somit vor schädlichen Verbrennungsgasen geschützt. Man beachte, dass die schwerere erste, innere Abdeckungskomponente oder der Auflagering 38 ein Zusammendrücken der Ausbauchungen 42, 44 auf eine feste Unterlage (d. h. den Auflagering) ermöglicht, wenn die Dichtung eingebaut ist, was eine Beschädigung an dem Kern 28 verhindert. Zusätzlich wird, indem man die freien Ränder 62, 64 der zweiten Abdeckungskomponente 50 kurz vor dem inneren Rand des Auflagerings 38 enden lässt, Raum für eine gewisse radiale Ausdehnung der ausgeprägten Ränder unter Druck, ungehindert durch die äußere Nutwand 24, wie es am besten aus 3 erkennbar ist, Bereitgestellt.In the installed state are the inner edge 52 the outer cover component 50 and the inner edge 40 of the support ring 38 with the inner and outer walls 22 . 24 the groove 18 engaged. If a matching screw of another component (not shown) on the screw 12 is applied and tightened, the seal arrangement 26 completely in the groove 18 pressed and the bulges 42 . 44 are compressed and deformed as needed to conform to the surface irregularities of the opposed screw flanges. At the same time the graphite core remains 28 completely enclosed and thus protected against harmful combustion gases. Note that the heavier first inner cover component or the support ring 38 a compression of the bulges 42 . 44 on a solid base (ie, the support ring) when the gasket is installed, causing damage to the core 28 prevented. Additionally, by looking at the free edges 62 . 64 the second cover component 50 just before the inner edge of the support ring 38 End, space for a certain radial extent of the pronounced edges under pressure, unhindered by the outer groove wall 24 how it looks best 3 recognizable, provided.

Die Fähigkeit der Dichtungsanordnung 26, sich an Oberflächenunregelmäßigkeiten anzupassen und auch den inneren Gra phitkern 28 vor einer Aussetzung an widrige Bedingungen zu schützen, beseitigt im Wesentlichen die Leckageprobleme, die man mit ungeschützten Graphitdichtungen kennt.The ability of the seal assembly 26 to adapt to surface irregularities and also the inner Gra phitkern 28 Protecting against exposure to adverse conditions substantially eliminates the leakage problems associated with unprotected graphite gaskets.

Man wird erkennen, dass der Dichtungsaufbau keine Konstruktion mit geschlossenem Umfang erfordert, sondern auch dort einsetzt werden kann, wo andere Maschinenkomponenten verbunden werden, bei denen Dichtungen nur in bestimmten Bereichen davon erforderlich sind.you will recognize that the seal construction no construction with closed Scope requires, but can also be used where others Machine components are connected where seals only in certain areas are required.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit als die praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, dürfte es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offengelegte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass sie im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die in dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind, mit abdecken sollen.Even though the invention has been described in connection with what is currently is considered the most practical and preferred embodiment, might It should be understood that the invention is not to be disclosed embodiment limited but, on the contrary, they have different modifications and equivalents Arrangements included in the spirit and scope of the invention attached claims are intended to cover with.

Eine Dichtungsanordnung 26 enthält einen Kern 28 mit geschlossenem Umfang aus kompressiblem Dichtungsmaterial, wobei der Kern 28 obere und untere Oberflächen 34, 36 und innere und äußere Ränder 30, 32 hat; eine erste Abdeckungskomponente 38, die wenigstens den äußeren Rand 40 des Kerns 28 mit geschlossenem Umfang umschließt; und eine zweite Abdeckungskomponente 50, die den inneren Rand 30 des Kerns 28 mit geschlossenem Umfang umschließt und sich in überlappender Beziehung zu der ersten Abdeckungskomponente 38 erstreckt.A seal arrangement 26 contains a nucleus 28 with closed circumference of compressible sealing material, the core 28 upper and lower surfaces 34 . 36 and inner and outer edges 30 . 32 Has; a first cover component 38 that at least the outer edge 40 of the core 28 encloses with closed circumference; and a second cover component 50 that the inner edge 30 of the core 28 encloses with closed perimeter and in overlapping relation to the first cover component 38 extends.

Claims

Sealing arrangement ( 26 ): with a core ( 28 ) of compressible sealing material, the core having upper and lower surfaces ( 34 . 36 ) and inner and outer edges ( 30 . 32 ) having; with a first cover component ( 38 ), which at least the outer edge ( 32 ) of the core ( 28 ) encloses; and with a second coverage component ( 50 ), the inner edge ( 30 ) of the core ( 28 ) and in overlapping relation to the first coverage component ( 38 ).

Sealing arrangement ( 26 ) according to claim 1, wherein the first component ( 38 ) upper and lower sides ( 42 . 44 ), which extends over sections of the upper and lower surfaces ( 34 . 36 ) of the core ( 28 ), and wherein the second cover component ( 50 ) upper and lower sides ( 54 . 56 ), which extends over sections of the upper and lower surfaces ( 34 . 36 ) of the core ( 28 ) that are not covered by the first component ( 38 ) are covered.

Sealing arrangement ( 26 ) according to claim 1, wherein the first cover component ( 38 ) is constructed of precompressed stainless steel.

Sealing arrangement ( 26 ) according to claim 1, wherein the second cover component ( 38 ) is made of copper.

Sealing arrangement ( 26 ) according to claim 1, wherein the core ( 28 ) has a round shape.

Sealing arrangement ( 26 ): with a core ( 28 ) with a closed periphery of compressible sealing material, the core ( 28 ) upper and lower surfaces ( 34 . 36 ) and inner and outer edges ( 30 . 32 ) Has; with a first cover component ( 38 ), the radially outer edge ( 32 ) and a relatively smaller portion of the upper and lower surfaces ( 34 . 36 ) encloses; with a second cover component ( 50 ), the radially inner edge ( 30 ) and a relatively larger portion of the upper and lower surfaces ( 34 . 36 ), with upper and lower sides ( 54 . 56 ) of the second coverage component ( 50 ) upper and lower sides ( 42 . 44 ) of the first cover component ( 38 ) overlap; further comprising free edge sections ( 62 . 64 ) of the second coverage component ( 50 ) are formed so as to respectively form hollow continuous annular ribs extending from the core ( 28 ) with the circumference closed to the outside.

Sealing arrangement ( 26 ) according to claim 6, wherein the free edge portions ( 62 . 64 ) adjacent to the radially outer edge ( 32 ) of the core ( 28 ) end with a closed circumference.

Sealing arrangement ( 26 ) according to claim 6, wherein the first cover component ( 38 ) is constructed of precompressed stainless steel.

Method for sealing adjacent annular screw flanges on corresponding machine components, with the steps: Form an annular Sealing groove in one of the screw flanges; Provide one inner seal of compressible sealing material; Enclosing the inner core with a pair of cover components, one of which radially outer edge and first upper and lower sides, and the other one radially inner edge and second upper and lower sides has, with free edge sections the second upper and lower sides are formed so that they are related contain hollow ribs which stand away from the inner core, and the free edge portions with the first upper and lower sides can be engaged; Deploy the seal assembly in the groove; and Attaching the screw flanges.

The method of claim 9, wherein the second cover component made of copper.